Tema 7 . Óx. y Oxoác. Elementos Bloque p.2013-2014.
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Tema 7
Óxidos y oxoácidos de elementos delboque-p
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1. Óxidos
• Oxígeno forma compuestos con todos los elementos exceptoHe, Ne y r
• Óxidos binarios! compuestos de O y otro elemento
• "lasificaci#n de los #xidos!
• mplia $ariedad de propiedades- gases! "O, "O%, NO%, &O'
- s#lidos! (rO%, )gO, *+O, &iO%
• Tipo de estructura! -i#nicos -intermedios .polímeros/ -moleculares
• *ropiedades ácido-base! -#xidos ácidos -#xidos básicos
-#xidos anf#teros
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1. Óxidos
• "lasificaci#n estructural de los #xidos de los elementos del bloque-p
iónicos
Sólidos intermedios (covalentes , polímeros)
moleculares
SnOSnO2
PbOPbO2
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1. Óxidos
• "lasificaci#n estructural de los #xidos de los elementos del bloque-p
)0T10&. 2 34/
Óxidosi#nicos
Ej: Al2O3, SnO2, !O2
&0)5)0T10&
.%3% 6 6 34 /
Óxidos intermedios .polímeros/ Ej: SiO2, As2O3, SeO3
NO )0T10&
. 6 %3% /
Óxidosmoleculares
Ej: "O2, #O$, %O&', SO2
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1. Óxidos
• "lasificaci#n estructural de los #xidos de los elementos del bloque-p
)0T10&. 2 34/
Óxidosi#nicos
Ej: Al2O3, SnO2, !O2
• l%O' .mineral corind#n/
Al3
(coordinación octadrica)
- Impurezas metálicas ⇒ gemas-Rubí (rojo, Cr(III)), zafiro (azul, Fe(II)/Fe(III),Ti(IV)),
amatista (ioleta, Cr(III)/Ti(IV)), topacio (amarillo, Fe(III))
Cel!a u"i!a!!el cori"!#"
• &nO% .mineral casiterita/- $structura tipo rutilo
Cel!a u"i!a!
!el %"&'
Sn%(coordinación octadrica)
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Estructura cristalina del corindón, Al2O3
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1. Óxidos
• "lasificaci#n estructural de los #xidos de los elementos del bloque-p
&0)5)0T10&
.%3% 6 6 34 /
Óxidos intermedios .polímeros/
• &iO%, sílice .mineral cuaro/
- $structura tipo !iama"te
- SiO2 *el (amor+o) ⇒ desecante,soporte cromato*ra+ía, aislante,cataliador
Si(.) coordinación tetradrica
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1. Óxidos
• "lasificaci#n estructural de los #xidos de los elementos del bloque-p
NO )0T10&
. 6 %3% /
Óxidosmoleculares
• O8%! no es un #xido normal,8 más electronegati$o que O
• Óxidos del mismo elemento endiferente estados de oxidaci#n
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1. Óxidos
• "lasificaci#n de los #xidos seg9n propiedades ácido-base
Tl%O : H%O %Tl: : %OH-
&O' : H%O H%&O+ H'O: : H&O+-
l%O' : ;H: : 'H%O %l.H%O/;':
l%O' : %OH- : 'H%O %l.OH/+-
< =>&5"O&
< >"5?O&
< N8ÓT0@O&
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1. Óxidos
• "lasificaci#n de los #xidos seg9n propiedades ácido-base
/0sicos
an+óteros 0cidos
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1. Óxidos
• "lasificaci#n de los #xidos seg9n propiedades ácido-base
1$idos !0sicos)0T10&. 2 34/
NO )0T10&
. 6 %3% /Óxidosácidos
Aumento acidez
Disminuciónacidez
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1. Óxidos
• "lasificaci#n de los #xidos seg9n propiedades ácido-base
< ÓA5?O& N0BT@O&! no reaccionan con ácidos ni con bases
0C! "O y N%O
N2O
OAO>"5?O&!
&O' : H%O H%&O+ H'O: : H&O+-
H2SO4
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3. Óxidos del Carbono
"O, "O%
CO2
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3. Óxidos del Carbono
"OOrden de enlace D '
Orbital 'σ casi del átomo de "
d(C-O) = 112! " #$% CO&'A
(C-O) 1*+* ,.mo/ n/ace #$% 0$&'
C O gan di3eencia de NPeo CO es casi ao/a δ-C-Oδ5
CO es una 6ase de 7e8is0oma /os aductos a ta9:s de/
;tomo de C
Orbitales HO)OE1B)O
0nlace )-"O! 0fecto sinFrgico
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3. Óxidos del Carbono
"O
u tó$ico (por in4alación) Se +orma cuando " se 5uema con O2 en de+ecto
reparación a pe5ue6a escala
HCO2HH2SO4(co"c)
CO 5 H2O
*reparaci#n industrial
• 7educción de "O2 con co5ue (") a &'8' 9 7eacción de desplaamiento del *as de a*ua
CH4 5 H2O12** < cata/izado de Ni
CO 5 >H2
CO 5 H2O+** < ó?ido de @ieo
CO2 5 H2
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3. Óxidos del Carbono
"O
as de síntesis ("O 2;2 ⇒ com!usti!le, síntesis industrial de #;3)
roducto de partida en procesos catalíticos:
plicaciones
"O : %H% → "H'OH &GNT0&5& ?0 )0TNO1
"H'OH : "O → "H'"OOH &GNT0&5& ?0 >"5?O "T5"O .)ON&NTO/
@"HI"H% : "O : H% → @"H%"H%"HO → @"H%"H%"H%OH H5?@O8O@)51"5ÓN
?0 O1085N&
7educción de ó$idos met0licos (metalur*ia)
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3. Óxidos del Carbono
"O%
reparación a pe5ue6a escala: (adición de 0cido so!re car!onatos)
CaCO> 5 2 HC/ CaC/2 5 CO2 5 H2O
*reparaci#n industrial
Su!producto síntesis industrial de #;3
"alcinación de la piedra calia ("a"O3)< se a!sor!e en #a2"O3(ac)
CH4 5 2H2O CO2 5 4H2
CO 5 H2O CO2 5 H2
(a)
(b)
Na2CO> 5 H'O 5 CO' 2NaHCO>
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3. Óxidos del Carbono
"O%
7e+ri*erante (=2>)
asi+icar !e!idas (2'>)
Otros usos (3'>):
Atmós+era inerte
Síntesis de car!onatos
plicaciones
Síntesis de urea
*lásticosfertiliante
Jas de efecto in$ernadero
CO2 5 2NH>1! BC
2** atmNH2CO2NH4
-H2ONH2CONH2
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3. Óxidos del Silicio
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3. Óxidos del Silicio
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stuctua de /amontmoi//onita
A/2(OH)2Si4O1*
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3. Óxidos del Silicio
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3. Óxidos del Silicio
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3. Óxidos del Silicio
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3. Óxidos del Silicio
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-Alkene isomerizations
-
Skeletal isomerizationsof paraffins (C5-C10)
- Catalytic cracking ofhydrocarbons
- Olefin oligomerization
- Alkylation of aromatics
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4. Óxidos de Nitrógeno
N forma mucKos #xidos binarios
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4. Óxidos de Nitrógeno
N%O .#xido de dinitr#geno/
as no tó$ico, poco reactivo
plicaciones
reparación:
NH4NO>
∆
N2O 5 2H'O
Anestsico *eneral (?*as 4ilarante@)
reparación nata montada
Síntesis industrial de #a#3
NaNH2 5 N'O'(( )C
NaN> 5 H'O
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4. Óxidos de Nitrógeno
NO .#xido nítrico/
as incoloro tó$ico
)olFcula paramagnFtica
ermodin0micamente inesta!le (a alta ):
**((-*'(( )CN2 5 O'2NO
reparación a escala de la!oratorio:
N NO O
Orden enlace B 2,=NO 5 0e+ 5 2H'OCNO+D- 5 >0e' 5 4H
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4. Óxidos de Nitrógeno
NO .#xido nítrico/
plicaciones
reparación industrial (intermedio producción 0cido nítrico):
Síntesis de ;#O3
4NH+ 5 O' 4NO 5 EH'O*+((, cataliza!or .t
"ontaminante troposfFrico ! smog o niebla fotoquímica
2NO 5O' 2NO'"om!ustión interna motores aviones
*apel biol#gico! neurotransmisor y $aso dilatador
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4. Óxidos de Nitrógeno
N%O' .tri#xido de dinitr#geno/
Sólido aul p0lido, lí5uido aul intenso
Esta!le a !aja (C -&''D")
A superiores su+re disociación
Solu!le en a*ua (disolución 0cida):
N'O+ NO 5 NO'
azul i"coloro marr#"
N'O+ 5 H'O 2HNO2
cido nitroso
#o/:cu/a /ana(SimetFa C
s)
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4. Óxidos de Nitrógeno
NO% .di#xido de nitr#geno/ y N%O+ .tetr#xido de dinitr#geno/
E$isten en e5uili!rio:
i"coloro marr#"
2NO'N2O4
Sólido ( C -&&,2 D") ⇒ #2O% incoloro
A &3= D" ⇒ #O2, *as marrón
)olFculadiamagnFtica
)olFculaparamagnFtica
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4. Óxidos de Nitrógeno
NO% .di#xido de nitr#geno/ y N%O+ .tetr#xido de dinitr#geno/
#2O% potente a*ente o$idante (com!usti!le de co4etes)
reparación a escala de la!oratorio:
2Pb(NO+)'∆
2PbO(s) 5 4NO'(g) 5 O'(g)
metil-i!razi"a
GN' 5 12H'O 5 4CO'AN2O4 5 4#eNHNH'
"ontribuyen a la llu$ia ácida
NO% : H%O → mecla equimolar de HNO' y HNO%
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4. Óxidos de Nitrógeno
N%OL .penta#xido de dinitr#geno/
reparación (des4idratación 0cido nítrico):
Sólido incoloro F#O2GF#O3G-
El vapor +ormado por molculas planas
N%OL N%O+ : ,E%O2
nesta!le a H 'D"
%HNO' N%OL : H2O.'&0
7eacciona violentamente con a*ua ⇒ ;#O3
O$idante mu +uerte (#2O= 2 → 2O= #2)
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5. Oxoácidos del Nitrógeno: ácido nítrico
HNO'
"ompuesto industrial mu importante
Ií5uido incoloro con olor acre
;#O3 conc es un aeótropo (JK> peso ;#O3)
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$ 1
'p
's
12+
'a3*
'e3
e3
*a3*
+2
C45% *s2
*a6'
478&
(ác9 4e:is)
a3*
(a6'e3)
(a3*e3)
1
'p
's
1F+
'a3*
'e3
a6'
a3*
(a6'e3)
'a6'
478&
(ác9 4e:is)
+F$
*a6'
*e3
*a3*
C45%
C45%
(a3*e3)
a6', .π6(F)
.σF
*a6'; mu< pareci!o a C45% a6', p(π), pla"o
!e o9a9F, pero co" u"a pe=ue>a
co"tribuci#" !e .z1
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5. Oxoácidos del Nitrógeno: ácido nítrico
HNO'
A*ente o$idante mu +uerte (ión #O3-)
O$ida disuelve a la maoría de los metales ecla ;"lL;#O3 (3:&) ⇒ agua regia (disuelve Au)
;#O3(conc) produce #O2(*) como producto de reducción< ;#O3(diluido) produce #O(*)
@eacti$idad
Se descompone con la lu:
HNO' .ácido nítrico/
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7. Diagraas de !otenciales
• ?iagramas de 8@O&T
3 1a especie más estable es el i#n NH+:
%3 Todas las especies oxigenadas tienen
pendientes grandes y positi$as,por eso son oxidantes muy enFrgicos3
)0?5O "5?O
'3 ?esproporci#n
NH'OH: → N%ENH+: # N%EKidracina
+3 "omproporci#n
NH'OH: # NH+: con las especies
oxigenadas → N%
NH+NO'
N%O
N% : MO- H%O
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5. Oxoácidos del Nitrógeno: ácido nítrico
HNO' .ácido nítrico/ reparación industrial: Proceso Ostwald (premio #o!el &M'M)
Se ecic/a en e/ 2B aso
!**-G**BC4 NO(g) 5 E H2O(g)
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5. Oxoácidos del Nitrógeno: ácido nítrico
HNO'
K'> producción de +ertiliantes
plicaciones
NH' : HNO' NH+NO'
K-M> producción ciclo4e$anona (material partida para síntesis de 0cido
adípico, monómero del nlon)
8-&'> derivados or*0nicos nitrados (nitrocelulosa, nitro*licerina,
trinitrotolueno (#))
HNO' .ácido nítrico/
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7. Diagraas de !otenciales
8ertiliante
NH+NO'
Major ammonium nitrate disasters
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Count Cit.7ocation Date Deat@s
7"ite! i"?!om Faersam, e"t 5pril ', *@*A *'
7"ite! %tates 8or?a", Be: erse< ("o: %a<reille) &ctober D, *@*E
erma"< rie:al! ul< 'A, *@'* *@
erma"< &ppau %eptember '*, *@'* 0A*
7"ite! %tates BiGo", Be: erse<("o: $!iso" To:"sip)
8arc *, *@'D '
7"ite! %tates 8uscle %oals, 5labama *@'0
Fra"ce 8iramas 5u?ust 0, *@D
1el?ium Tesse"!erlo 5pril '@, *@D' *E@
7"ite! %tates TeGas Cit< 5pril *A, *@DH 0E*
Fra"ce 1rest ul< 'E, *@DH '@
- Re! %ea *@0D
7"ite! %tates Rosebur?, &re?o" 5u?ust H, *@0@ *D
7"ite! %tates Tras:oo!, 5ra"sas Jecember *H, *@A
7"ite! %tates a"sas Cit<, 8issouri Boember '@, *@EE A
.apua Be: ui"ea .or?era ol! 8i"e 5u?ust ', *@@D **
7"ite! %tates .ort Beal, Io:a Jecember *+, *@@D D
Ci"a Ki"?pi"?, %aa"Gi a"uar< A, *@@E ''
Fra"ce Toulouse %eptember '*, '* +*
%pai" Carta?e"a, 8urcia a"uar< '+
Fra"ce %ai"t-Romai"-e"-arez &ctober ', '+
%pai" 1arracas 8arc @, 'D '
Roma"ia 8iLileMti, 1uzLu 8a< 'D, 'D *E
Bort orea R<o"?cN" 5pril '', 'D *A'
%pai" $staca !e 1ares 'H
8eGico 8o"cloa, Coauila %eptember *, 'H D
7"ite! %tates 1r<a", TeGas ul< +, '@
7"ite! %tates Oest, TeGas 5pril *H, '*+ *0
7/25/2019 Tema 7 . Óx. y Oxoác. Elementos Bloque p.2013-2014.
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7. Diagraas de !otenciales
NH+NO'
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7. Diagraas de !otenciales
0xplosi#n en la baKía de Jal$eston .Texas/NH+NO'
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7. Diagraas de !otenciales
NH+NO'
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". !re#aración ind$strial % a#licaciones1os elementosdel =loque p
&obre el *
Na.NH+/H*O+ : " *+
?escubierto en ;;4 por el alquimista alemán Henning =randt
@edescubierto en ;7 por otro alquimista alemán, PuncQel
)inerales! *T5TO& "omposici#n! "a+.*O+/%A% - "aL.*O+/'A .A I 8, "l, OH/
)uy abundante en la cortea terrestre 3'R
- 8luoroapatito ' "a'.*O+/%S"a8%
- Hidroxiapatito ' "a'.*O+/%S"a.OH/%
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". !re#aración ind$strial % a#licaciones1os elementosdel =loque p
*reparaci#n del *. *rocedimiento de =randt /
% "a'.*O+/% : " : ; &iO% ; "a&iO' : *+ : "O+-L o"
.Korno elFctrico/
% "a'.*O+/% : ; &iO% ; "a&iO' : *+O
*roceso ácido-base
*+O : "
*+ : "O
*roceso redox
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&. Óxidos % oxoácidos del 'ós'oro
* s#lo tiene dos estados de oxidaci#n! :' y :L
Sólido !lanco con aspecto de cera
ó$ico
*+O; .#xido de f#sforo .555//
reparación:
P b/anco de3ecto O2
6ase de 7e8is
;idrólisis en a*ua +ría:
cido 3os3ónico
@idógenosionizab/es no ionizab/e
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&. Óxidos % oxoácidos del 'ós'oro
Sólido !lanco
*+O .#xido de f#sforo .//
reparación:
ran a+inidad por el a*ua: a*ente desecante
O temina/
O uentee?ceso O2
*+O; : %O% *+O
plicaciones
reparación de 0cido orto+os+órico sus derivados ntermedio en la síntesis de steres +os+atos
*+O
: ;0t
%O
calor
+*O.O0t/'
.-&T P *D pm
.-&. P *A pm
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&. Óxidos % oxoácidos del 'ós'oro
Ó
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&. Óxidos % oxoácidos del 'ós'oro
Sólido incoloro, mu solu!le en a*ua (delicuescente)
H'*O+ .ácido fosf#rico/
reparación
roceso trmico:
roceso 4Nmedo:
;H2O*+ : LO2
*+O,- +H'*O+
Se e/imina o3i/tación
Se e/imina o3omación de
Na2Si0E
"aL.*O+/'8 : LH%&O+ : ,-H2O 'H'*O+ : L"a&O+3%H%O : H8
Ó
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&. Óxidos % oxoácidos del 'ós'oro
H'*O+ .ácido fosf#rico/
plicaciones
O!tención de +os+atos
Fertiliza"tes; Ca(2'.&D)' < (B2D)'2.&D)
Jeter?e"tes fosfatos, co"sera"tes, a!itios !e alime"tos, pastas !e !ie"tes
ratamiento de metales
Aditivo de !e!idas car!onatadas (sa!or 0cido)
8osfatos originan eutrofiaci#n
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". !re#aración ind$strial % a#licaciones1os elementosdel =loque p
plicaciones del *
Obtenci#n del H'*O+ → 8osfatos
*ara impurificar semiconductores
*+&' para la fabricaci#n de cerillas
8ertiliantes
c3 8osf#rico c3 ?ifosf#rico c3 Trifosf#rico
?etergentes, conser$antes, pesticidas, aditi$os de alimentos,U
&2
.
&&2
&2 2&.
&
.
&2& &2
& &
.
&
&2
&22&
.
&
.
&2
&2 &2
& &
Ó
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&. Óxidos % oxoácidos del 'ós'oro
H'*O+ .ácido fosf#rico/
0structura del ?N y @N
Ó
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7. Óxidos % oxoácidos del a($'re
&O% y &O'
Ó á
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7. Óxidos % oxoácidos del a($'re
&O% .di#xido de aufre/ as incoloro tó$ico
reparación a escala de la!oratorio:
reparación industrial:
H%&.g/ : O%.g/ → &O%.g/ : H%O.g/
E&.g/ : O%.g/ → &O%.g/+8e&%.s/ :O%.g/ → &O%.g/ : %8e%O'.s/
"ontribuye a la llu$ia ácida
Ó id á id d l '
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7. Óxidos % oxoácidos del a($'re
&O' .tri#xido de aufre/ Sólido !lanco vol0til (E B %= D")
En +ase *as lí5uida SO3 est0 en e5uili!rio con el trímero cíclico S3OM
reparación a *ran escala:o$idación catalítica SO2
%&O%.g/ : O%.g/ ⇔ &O'.g/
7 Ó id á id d l '
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7. Óxidos % oxoácidos del a($'re
7 Ó id á id d l '
7/25/2019 Tema 7 . Óx. y Oxoác. Elementos Bloque p.2013-2014.
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7. Óxidos % oxoácidos del a($'re
H%&O+ .ácido sulf9rico/
reparación industrial: proceso de contacto
%&O%.g/ : O%.g/ ⇔ &O'.g/ HV I -4 QW mol-
O$o0cido m0s importante del au+re
Ií5uido incoloro viscoso denso
Se*Nn el principio de Ie "4atelier: ⇒ X&O'Y aumentará si *↑, XO%Y↑ y se elimina &O'
%3 umento de la $elocidad de la reacci#n
- umento del rendimiento de &O'
si T↑ entonces X&O'Y↓ porque la reacci#n es exotFrmica
⇒ Aumento de
Bso de un cataliador
7 Ó id á id d l '
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7. Óxidos % oxoácidos del a($'re
H%&O+ .ácido sulf9rico/ reparación industrial: proceso de contacto
cido disu/3IicoJo/eumK
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#:todo de contacto aa /a oducción de SO>
7 Ó id á id d l '
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7. Óxidos % oxoácidos del a($'re
H%&O+ .ácido sulf9rico/
plicaciones
cido diprótico +uerte
7eacción con a*ua mu e$otrmica
(a*ente des4idratante)
A*ente o$idante
a!ricación +ertiliantes (8'>)
a!ricación de productos 5uímicos (tintes, pinturas, pl0sticos,e$plosivos, deter*entes, ja!ones,P) Aplicaciones metalNr*icas 7e+ino del petróleo